Анализ влияния температуры природного газа в трубопроводе на его объем

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Экономические науки


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Прейс Мария Владимировна, ведущий маркетолог, fbpmv@ya. ru. Россия, Москва, ООО «Дюрсол-Фабрик».
PROBLEMS OF ORGANIZATION AND ASSURING QUALITY OF SERVICES
CAR WASHES
M. V. Preys
The problems of the organization and ensure the quality of service car wash. Analyzes the competitive advantages of different types of car wash based on Porter'-s five forces model.
Key words: car, car wash, matrix Porter.
Preys Maria Vladimirovna, marketing analytic, fbpmv@ya. ru, Russia, Moscow, LLC «Dursol-Fabrik»
УДК 531. 733
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРИРОДНОГО ГАЗА В ТРУБОПРОВОДЕ НА ЕГО ОБЪЕМ
Д.Б. Белов
Рассмотрен анализ влияния температуры природного газа в трубопроводе на его объем с помощью уравнения состояния идеального газа.
Ключевые слова: система газораспределения, температура газа, объем газа.
Прежде, чем провести анализ влияния температуры природного газа в трубопроводе на его объем, необходимо кратко описать существующую в настоящее время систему газораспределения.
В населенных пунктах природный газ поставляется потребителям, как привило, с применением общих коллекторов среднего или низкого давления, имеющих протяженность в несколько десятков километров. В такие коллекторы газ поступает из магистральных газопроводов после снижения его давления с помощью системы газовых редукторов, установленных на контрольно-распределительных пунктах (КРП) или газораспределительных станциях (ГРС). В дальнейшем будем рассматривать в качестве систем, распределяющих газ, именно ГРС. На выходах ГРС производятся измерения основных параметров газа, передаваемого от компании, транспортирующей газ к организации-поставщику, занимающейся его сбытом потребителям. Под основными параметрами природного газа по-
нимаются его расход (или объем), давление и температура. Доставка газа от выходов ГРС к общим коллекторам осуществляется через сеть подводящих газопроводов среднего или низкого давления, которая находится в зоне ответственности газораспределительных организаций. Потребители получают газ через газораспределительные пункты (ГРП) или напрямую (т.е. минуя ГРП). Для этой цели используются отводящие газопроводы, проложенные до входов в собственные газораспределительные системы потребителей. Длина подводящих или отводящих газопроводов может изменяться в диапазоне от нескольких сотен метров до нескольких десятков километров.
По статистическим данным организаций, реализующих природный газ потребителям (Регионгазов) известно, что объемы поставленного Упост и потребленного Употр газа в холодные и теплые периоды года различны. Разницу между этими объемами газа принято называть разбалансом:
Ур = Употр — Упост, (1)
где Ур — объем разбаланса газа.
Величина разбаланса газа в холодный и теплый периоды года имеет различный знак. В холодный период разбаланс отрицательный, т. е. потребители по своим приборам учета фиксируют меньший объем газа, чем им поставили. В теплый период ситуация обратная, т. е. потребители фиксируют больший объем газа по сравнению с поставленным. Естественно, что данное обстоятельство приводит к различным экономическим результатам Регионгазов и поэтому разбаланс газа относят к одному из самых важных показателей качества процесса газораспределения.
Описанная ситуация в силу ее чрезвычайной актуальности требует теоретического решения.
Одним из путей решения данной проблемы является анализ влияния температуры окружающей среды на объем газа, поступающий потребителям по газораспределительным трубопроводам, особенно еще и потому, что упомянутые трубопроводы в настоящее время во многих случаях являются неизолированными, т.к. смонтированы над землей.
Для решения данной задачи воспользуемся уравнением состояния идеального газа (Клайперона-Менделеева), которое устанавливает соответствие между давлением, молярной температурой и абсолютным давлением идеального газа [1].
Данное уравнение в общем случае имеет вид:
РУ = пЯТ, (2)
где Р — давление газа- У — объем газа- п — число молей газа- Я — универсальная газовая постоянная- Т — температура газа.
Следует заметить, что уравнение Клапейрона-Менделеева одинаково справедливо как для начального состояния газа, так и для конечного. В
нашем случае начальным состоянием будет считать состояние газа на ГРП, а конечным состоянием — состояние газа, получаемого потребителями при реальных условиях газораспределения, т. е. на входе к потребителям. Тогда можем записать:
^ГРП^ГРП = пЯТгрп, (3)
потрУпотр _ пРТпотр, (4)
гдеГрп, ^потр — рабочее (избыточное) давление газа в трубопроводе на
ГРП и на входе к потребителям соответственно- Угрп, употр — объем газа
в трубопроводе на ГРП и на входе к потребителям соответственно- Тгрп, Тпотр — температура газа в трубопроводе на ГРП и на входе к потребителям соответственно.
Разделив уравнение (3) на (4) и выразив объем газа, поступающий на вход к потребителям, получим:
_ РГРП УГРП Т потр
потр
РпотрТ ГРП
(5)
Зададимся теперь значениями ранее упомянутых основных параметров природного газа при реализации простейшей схемы газораспределения: один ГРП и несколько потребителей, которыми являются жилые здания (см. рисунок 1). Газопровод, по которому транспортируется газ от ГРП до потребителей, является неизолированным, т. е. проходит над землей. Следует отметить, что на ГРП, обязательно содержащим блок электронной коррекции параметров газа, температура газа приводится к стандартной температуре Т _ 293,15 К, а у упомянутых потребителей, как
правило, средства учета газа не предусматривают наличие таких блоков коррекции.
ГРП: V Р Т V ГРП ' гГРП ' 1 ГРП


Потре бители: V, Р, Т
потр ' потр ' потр
Т ранспортирование газа
Потр. п
Потр. 1 Потр. 2
Неизолиров анный газопровод
Рис. 1. Схема газораспределения
При этом рассмотрим ситуации в холодное и теплое время года.
Допустим, что в холодный период года на ГРП основные параметры газа имели следующие значения:
1. Объем газарп _ 50 000 м³.
2. Рабочее давление газа Рррп _ 0,003 МПа = 0,03 кгс/см.
3. Температура газа Тгрп _ 293,15 К = 20 оС.
Предположим, что в рассматриваемый период температура газа в трубопроводе, подходящем к потребителям в среднем была ниже температуры газа на выходе ГРП на 10 оС, тогда Тпотр _ 283,15 К. Рабочее давление газа на входе к потребителям осталось прежним, т. е. Рпотр _ 0,03 кгс/см2.
Рассчитаем по формуле (5) объем газа, поступивший на вход к потребителям:
V _ °. °3 •50 000 • 283Д5 _ 48 294,39 м³
потр 0,03 • 293,15
Из проведенного расчета видно, что в холодный период года, при снижении температуры газа, его объем при транспортировании от ГРП к потребителям снизился в процентном отношении на:
употп 48 294 39
100% -потр • 100% _ 100%----------?-100% _ 3,4%. (6)
угрп 50 000
Объем разбаланса Vр газа в этом случае составит:
Vp _отр —РП _ 48 294,39 — 50 000 _ -1705,61 м³. (7)
На рис. 2 показан график изменения доли (в процентах) объема газаотр, поступающего на вход к потребителям, от первоначального объема
рп в зависимости от уменьшения температуры газа на 1 оС. Интервал изменения температуры Тпотр газа составляет от 293,15 К (20 оС) до 273,15
К (0 оС).
Рассмотрим теперь ситуацию в теплый период года со следующими значениями основных параметров газа на ГРП.
1. Объем газарп _ 20 000 м³.
2. Рабочее давление газа Рррп _ 0,003 МПа = 0,03 кгс/см.
3. Температура газа Тгрп _ 293,15 К = 20 оС.
Предположим, что в рассматриваемый период температура газа в трубопроводе на входе к потребителям в среднем была выше температуры газа на ГРП на 10 оС, тогда Тпотр _ 303,15 К. Рабочее давление газа на входе к потребителям осталось прежним, т. е. Рпотр _ 0,03 кгс/см.
Рассчитаем по формуле (5) объем газа, поступивший на вход к потребителям:
0,03 • 20 000 • 303,15 3
отп _ ------------------ _ 20 682,24 м³.
потр 0,03 • 293,15
Из проведенного расчета видно, что в летнее время года, при повышении температуры газа, его объем при транспортировании от ГРП к потребителям увеличился в процентном отношении на:
V 20 682 24
100% -потр • 100% _-----------, — 100% -100% _ 3,4%. (8)
РП 20 000
100
п отр
Рис. 2. График изменения доли (в процентах) объема Кпотр от первоначального объемард в зависимости от уменьшения температуры газа на 1 оС (холодный период)
Объем разбаланса Vр газа в этом случае составит:
Vp =отр —РП = 20 682,24 — 20 000 = 682,24 м³. (9)
На рис. 3 показан график изменения доли (в процентах) объема газа
потр, поступающего на вход к потребителям, от первоначального объема
УГРП в зависимости от увеличения температуры газа на 1 оС. Интервал изменения температуры Тпотр газа составляет от 293,15 К (20 оС) до 313,15
К (40 оС).
106,8
Рис. 3. График изменения доли (в процентах) объема Кпотр
от первоначального объема Кгрп в зависимости от увеличения температуры газа на 1 оС (теплый период)
Следует отметить, что проведенные расчеты сделаны при идеализированных условиях, не учитывающих термодинамику, отсутствие сопротивления движения газа в трубопроводе, длину трубопровода. Учет названных причин будет проведен на следующем этапе исследования изменения объема газа в трубопроводе.
В заключении необходимо подчеркнуть, что отрицательный и положительный знак разбаланса газа (формулы (7) и (9)) в холодный и теп-
лый периоды полностью соответствуют статистическим данным Регионга-зов за указанные периоды времени. Таким образом, данное решение проблемы влияния температуры окружающей среды на объем газа, поступающий потребителям по газораспределительным трубопроводам, можно назвать теоретически правильным и рекомендовать организациям, реализующим природный газ (Регионгазам), для прогнозирования значений разбаланса газа за календарные промежутки времени.
Список литературы
1. Трофимова Т. И. Основы физики: учеб. пособие: в 5 кн. Кн. 2. Молекулярная физика. Термодинамика / Т. И. Трофимова. М.: Высш. шк., 2007. 180 с.
Белов Д. Б., канд. техн. наук, доц., imsbelov@mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
THE ANALYSIS OF INFLUENCE OF TEMPERATURE OF NATURAL GAS IN THE PIPELINE ON ITS VOLUME
D.B. Belov
The analysis of influence of temperature of natural gas in the pipeline on its volume by means of the equation of a condition of ideal gas is considered.
Key words: system of distribution of gas, temperature of gas, volume of gas.
Belov D.B., candidate of technical sciences, docent, imsbelov@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой